基于大型医院配电能耗监管平台的介绍

0引言

随着我国卫生医疗事业突飞猛进的发展和医疗体制改革的顺利推进，*国医疗卫生机构总体规模逐年提高。由于医院人流密度大，加上公众对医疗和就诊环境、空气品质等方面的要求也逐步提高，不可避免地会造成医院在能耗量和运行维护等方面的成本逐年提升的问题。对此国家卫计委、财政部与住建部联合发布了关于开展«医院建筑能耗监管系统试点建设实施方案»建设的通知。为有效做好节约型医院的建设工作，现通过对四川某综合医院实际情况的介绍，针建对医院能耗监管平台建设方案进行探讨。

1建设目标

2014年该综合医院被评为国家*批节约型公共机构示范单位，为了突出其示范效应需要进*步提升医院整体节能水平，在*社会中起到先锋带头作用。此次，卫计委、住建部牵头组织在此三甲医院等部属医院启动医院能耗监管系统的建设，旨在提高能源管理水平，加强安*生产运行、实现节能管理，不仅可以降低医院综合运行成本，更可以提升医院竞争力，同时可以作为四川省乃至*国范围的其他医院开展能源管理工作的榜样。

2系统方案设计

该项目的设计从医院的整体规划思路出发进行考量，为医院建设*套的能耗监管系统平台。为便于日后院内后勤管理工作得到优化和统*，上传各项数据更加简便和及时，该平台需提供统*标准的数据端口，同时具备良好的兼容性以及开放性。该系统需能够支持人工录入、自动补录，同时还要能够与其他系统对接。要充分地利用医院现有的各项资料获取完整的医院能耗数据，对院区内的各类能源消耗量进行人工或自动采集计量，并进行数据分析整理，辅助日常运维并帮助管理层有效决策。该系统主要从以下几个方面进行展示分析。

2.1能耗概览

能耗概览功能为医院后勤管理团队提供了*个直观、准确和完整的数据信息分析窗口，通过该能耗概览功能，使用者将直接了解到*常用的能源绩效指标数据。能耗概览功能主要包括:

(1)医院简介，如医院规模、建筑面积、病床人数、年用电量、年用水量等。

(2)电能耗日历，根据医院能耗量或能效指标对当前能源使用情况进行评价，能耗日历用不同颜色标注，共分3个等级:小于平均值、接近平均值和大于平均值。

(3)24小时实时用能趋势图，显示当天的能源消耗曲线，可选能源类型为电、水(冷水、热水)、医疗气体(二氧化碳、氧气、笑气)，按天显示可查看每天的24小时能耗。

(4)*院用电量、用水量(冷水及热水量)、医疗气体用量(二氧化碳、氧气和笑气)及环比、环比增幅/减幅，分析三类能源的用能趋势并与上期进行对比。

2.2能耗地图

系统通过导入建筑导航地图，通过鼠标移动可以看到各栋建筑的信息和总体能耗状况。点击进入之后可以看到该栋建筑内各楼层/区域的详细能耗状况。

系统为用户提供以下区域信息:

(1)建筑基本信息，包括建筑/楼层/科室的布局、仪表安装位置等。

(2)建筑能耗信息，包括建筑/楼层/科室的日用量，日用水量等数据。

2.3能耗统计

能耗统计主要按照«医院建筑能耗监管系统建设技术导则»和«医院建筑能耗监管系统运行管理技术导则»的定义，系统可对能源数据按照建筑类别进行分类管理。

通过分类建筑的能耗趋势和报表组件，可以分析出医院能耗的主要分布特点，不同建筑的属性与能耗具有强关联性。对分类建筑的能耗分析可以帮助医院掌握*点能耗分布。

能耗分类包括电、水、医疗气体用量等，能耗*级分项包括照明、空调、动力、特殊等，能耗二级分项包括室内照明、景观照明、插座、冷冻主机、冷水泵、通风机、电梯等。能耗的其他维度包括医院*点设备、空调系统、科室等以及能耗的各项指标。系统对不同分项的能耗进行不同子页面分析展示，包括分项用电、分项用水、*点设备、空调系统、分类建筑、建筑用水、科室能耗和医疗气体等。

*点设备:系统对*点能耗设备进行实时监测，可以其长期运行的能耗进行分析，*点设备中包括ＭＲＩ、ＣＲ、ＣＴ、ＤＳＡ等医院*部公共设备和医疗设备，通过对其历史数据进行分析和归类，对其进行评价分析。

建筑能耗:建筑能耗主要针对*院16栋建筑进行建筑类型分类统计，并分析不同类型的建筑能源消耗水平和规律，以趋势图、同比、环比、报表等形式展现。

科室能耗:系统根据医院需求自定义科室(非手术科室、手术科室、医技辅助科室、干部医疗/老年病科)维度进行用电能耗的统计，并分析各科室能源消耗水平和规律，以趋势图、同比、环比、报表等形式展现。

医疗气体:采集主要医疗气体(氧气、笑气、二氧化碳)的不同功能区域的用量统计，以趋势图、同比、环比、报表等形式展现。

2.4能耗分析

基于时间维度的分析功能，可查询科室、分类建筑等能耗排名。且提供快捷时间查询，如当日、本周、本月能耗排名情况。采用能流图对各栋建筑进行用能走向展示，并对数据的误差分析制定人工录入收费用能数据与系统采集数据对比分析模块。

科室排名:系统根据医院自定义的科室(非手术科室、手术科室、医技辅助科室、干部医疗/老年病科)维度进行用电能耗的排名和趋势分析，排名可以依据能耗增幅、能耗增量等指标进行，可在模式选择中自行修改排名依据。

能耗排名:主要针对分类建筑、*点设备以及用水能耗的排名和趋势分析，排名可以依据能耗增幅、能耗增量等指标进行，可在模式选择中自行修改排名依据。

能源流分析:能源流分析以能流图的形式显示用能走向，帮助用户寻找主要耗能路径，确定节能整改工作*点对象：计算能源在存储、传输和使用过程中的损耗量及百分比，及时发现窃电等情况造成的损失，能源流分析模块主要针对医院的建筑区域用电/用水进行误差分析，可以切换每栋楼的*级用能和二级用能的对比情况，也可以切换能耗类型。当出现总用能与各区域分布用能总和不对应时出现差值异常提醒。

数据对比:为了检验和对比能耗系统采集的数据准确性，系统通过人工录入的方式采集市政供电公司总表的电能数据、水务公司总表的用水量数据、燃气公司总表的燃气用量数据，利用数据对比模块，将手工录入的市政各类能耗数据与医院内采集数据进行对比，提供真实准确的数据对比误差率。

2.5能耗报表

系统提供了医院常用的报表模板，并根据医院的需求自定义编辑了定制报表模板，通过选择数据维度、报表模板和时间维度即可自动生成不同的数据报表。同时系统提供报表编辑工具可以设计报表格式，绑定数据源，将自定义报表保存为模板，就可以将其导入系统进行显示。能耗的成本统计根据能耗数据设置相应单价后即可以报表输出。系统也提供了医院常用的成本报表。

2.6仪表管理

仪表管理可以查看每个仪表设备的通讯状态、实时数据以及记录时间，仪表管理同时可以作为抄表工具，支持年月日报表输出。在仪表管理界面中，可以对单个仪表进行管理，例如当归属科室发生变迁时，进行用途名称的更改，对仪表的正常/异常状态进行标记，仪表发生故障时对仪表进行屏蔽，避免计入各维度数据中，对分析数据源产生影响，查看仪表的历史趋势等。

2.7人工录入

人工录入是针对*些没法自动采集的数据进行录入，比如业务量数据、市政电能耗数据、市政天然气能耗、市政供水用量数据等，系统将录入的数据分解到每*小时，保持跟其他能耗数据同*采集频率，并自动将其列入系统进行计算。

2.8能耗告警

系统提供灵活、丰富的告警管理功能，用以对能源实时信息和统计信息进行限值设定，提供给后勤班组管理人员对预先设定的告警事件进行管理，以提升安*和能效。

用户需要对*些建筑、区域、分项的用能情况通过设置限值进行实时监测，系统在运行的过程中，当实际能耗值超过预设的能耗报警值时，系统将通过手机短信等方式通知相关人员，提醒相关人员及时干预，降低能源的浪费。

(1)告警设置，系统可以针对区域、分项等任意维度进行限值设置，并设置相关责任人的电话、邮箱，通过实时告警将告警信息发送给相关责任人，达到能耗监测的目的。

(2)查看告警事件，系统对告警事件进行统计分类，用户可以通过筛选条件查找事件。

(3)确认告警事件，当事件产生后，需要相关责任人进行事件确认，以确保事件通知到位，相关责任人确认告警事件后可以进行措施找出告警原因，并解决。

2.9系统管理

系统管理包括仪表用户权限配置、维度管理、档案管理、编码管理和上传卫计委平台几大模块。

用户权限配置根据值班人员、管理员、工程师设置不同的浏览权限和数据管理权限ꎬ设置人员的基本信息，包括姓名、电话、电子邮箱等，便于系统发送报表或告警信息至用户手机和邮箱。

维度管理用于维度的创建、配置和修改，对于每*个维度的节点可以选择仪表直接关联或公式关联。

档案管理用于管理医院总体基本资料和单体建筑基本资料。医院总体基本资料包括医院等级、医院类型、行政区域、所在气候分区、描述、概览图片、门急诊信息、住院信息等；系统支持用户对医院的基本信息进行修改保存。单体建筑基本资料包括建筑名称、建筑识别码、建筑类型、类别子码、建筑地点、建筑年代、建筑层数、总建筑面积、空调面积、空调系统形式、采暖面积、采暖系统形式、体系系数、结构形式、外墙材料形式、外墙保温形式、外窗形式、玻璃类型、窗框材料类型、经济指标、填表日期、能耗监测工程验收日期等信息。系统支持单体建筑的增、删、改、查，用户可以任意添加和修改新的建筑。

编码管理:编码的格式严格按照«医院建筑能耗监管系统建设技术导则(试行)»要求，可以针对医院建筑信息、能源数据等进行编码，并可以灵活进行设置修改。

上传卫计委平台:系统能够接收上级能耗监管中心的数据请求指令，并依据指令上传编码数据。支持身份验证、数据加密、自动对时、心跳发送等功能。应支持断点续传，在网络异常条件下，系统能够存储数据报文，等待网络恢复后主动上传数据至上级能耗监管中心。应支持自动上传，上传时间周期为5min，并可自定义设置。

3AcrelEMS-MED医院能源管理平台

3.1平台概述

AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《医疗建筑电气设计规范》《绿色医院建筑评价标准》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》等行业规范、根据医院用户需求以及能源管理部门要求，采集分析能源、能耗、能效数据，监测以电能质量、智慧用电相关指标以及其他用能指标，并与国家能源政策与用能模式改革结合。能够辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及设备的运行管理工作，帮助医院管理层实时掌握医院的能耗情况，为医院能源信息化建设和节能管理提供了良好的技术平台。

3.2平台组成

安科瑞医院能源管理系统建立基于云平台的“监、控、维”*体化的能源管理系统，从数据采集、设备控制、数据分析、异常预警、运维派单、系统架构和综合数据服务等方面的设计，帮助医院后勤管理部门*面了解医院能源运行情况，关注消防和电气安*，及时预警异常情况，提高运维效率。它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所运维云平台，配电房综合监控系统，能耗管理系统，智能照明控制系统，智慧消防平台，电气火灾监控系统，消防设备电源监控系统，防火门监控系统，消防应急照明和疏散指示系统，充电桩管理系统，电能质量治理解决方案，医疗隔离电源解决方案。

3.3平台拓扑图

3.4平台子系统

3.4.1医院电力监控解决方案

电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它*要设备进行监视、测量、记录、报警等功能，并与保护设备和远方控制中心及其他设备通信，实时掌握供电系统运行状况和可能存在的隐患，快速排除故障，提高医院供电可靠性。

电力监控系统主要针对开闭所和10/0.4kV变电所，对高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况。同时对医院*要设备如柴油发电机、无功补偿装置、有源滤波装置、UPS、隔离电源系统状态进行监测。

3.4.2医院变电所运维云平台解决方案

AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力传感器、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台采集的数据包括变电所回路电气参数和变压器温度、环境温湿度、浸水、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到工作人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。

3.4.3医院配电房综合监控系统解决方案

Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安*，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。

3.4.4医院能耗管理系统解决方案

对建筑各类耗能设备能耗数据进行实时测量，对采集数据进行统计和分析。能够合理的确定各科室建筑能耗经济指标及绩效考核指标，发现能源使用规律和能源浪费情况，提高人员主动节能的意识。

①　搭建医院智慧能源管理系统的基本框架，对各个用能环节进行实时监测；

②　排碳数据化：通过系统可实现建筑单位内人均能耗分析（包括水、电、能量），实现低碳办公数据化；

③　区域能效比：实现建筑单位内区域能耗对比，方便能耗考核；

④　同期能效比：实现同年、同期、同*区域能耗对比，方便节能数据分析；

⑤　能耗评估管理：按照能源消耗定额标准约束值、标准值、引导值进行分析单位面积能耗和人均能耗指标；

⑥　能耗竞争排名：各个科室能耗对比，实现能耗排名，增强*院工作人员的节能意识；

⑦　对能耗的使用数据进行综合的分析、统计、打印和查询等功能，并根据能耗监测管理系统的需要可选择不同样式报表的打印。为能耗运营管理部门提供可靠的依据；

⑧　能耗数据采集，随时查询，并根据采集数据进行统计分析，监测异常能源用量，对能源智能仪表故障进行报警，提高系统信息化、自动化水平。

3.4.5医院智能照明控制系统解决方案

医院人流比较密集，科室较多，照明用电在医院电能消耗中约占到15%左右。所以合理使用照明控制系统，在提升医生和患者的体验情况下大程度使用自然光照明，通过感应控制做到人来灯亮，人走灯灭或保持地强度照明，尽量解决照明用电。

ASL1000智能照明控制系统可以实现场景控制、时间控制、区域控制、光照度感应控制以及红外感应控制等多种控制方式，能有效避免公共区域的照明浪费，还可以帮助医院管理照明。

系统在配电箱内的模块主要有总线电源、开关驱动器、IP网关、耦合器、干接点输入模块等。这些模块使用35mm标准导轨安装。

安装在控制现场的模块主要有光照度传感器、红外传感器和智能面板。有人经过可以设定红外感应控制亮灯，人离开后在设定的时间内熄灯，智能面板等手动控制设备，可实现自动控制、现场控制和值班室远程控制相结合。

3.4.6医院智慧消防平台解决方案

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统*的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每*栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

3.4.7医院电气火灾监控系统解决方案

电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统的预警子系统，由电气火灾监控主机、电气火灾监控单元、剩余电流式电气火灾探测器以及测温式电气火灾探测器组成，通过现场总线构成*套完整的预防电气火灾的监控系统，数据可集成至企业消控室监控系统。

医院电气火灾监控系统以建筑为单位设置，采集数据后上传至值班室监控主机，实现对建筑电气安*预警。现场设置的传感器监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，异常时实时发出报警信号，关注门诊楼、住院楼、医技楼等区域漏电或者电缆发热等问题。

3.4.8医院消防设备电源监控系统解决方案

医院消防安*非常*要，消防设备比较多，消防设备电源监控系统主要功能就是用于监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

消防设备电源监控监控系统采用消防二总线，以建筑为单位设置区域分机采集消防设备电源状态，区域分机通过二总线接收多台传感器的电压、电流信息和开关状态信息，以此实现对消防设备电源工作状态的实时监视。

3.4.9医院防火门监控系统解决方案

医院防火门数量比较多，由于部分区域经常有人走动，常开常闭防火门数量都不少，防火门监控系统的作用就是监测防火门开闭状态，在发生火灾后自动关闭常开防火门，防止烟雾扩散。防火门监控系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，用于监测和控制防火门状态，当防火门发生异常位置信号时，防火门监控器能发出故障报警信号，指示故障报警部位并保存故障报警信息。发生火灾时，关闭事故区域所有常开防火门，防止烟雾向安*区域扩散。

3.4.10医院消防应急照明和疏散指示系统解决方案

医院人员流动性强，密度大，消防比较复杂，*旦发生火灾，疏散指示系统非常*要。消防应急照明和指示系统可以和火灾报警系统联动，提供应急照明和疏散路径指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以*键选择疏散应急预案，提升人员逃生概率。

3.4.11医院有源谐波治理系统解决方案

都是谐波源，比如X光机、CT机等都会产生大量谐波，谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于医院的*密化验设备可能会产生干扰。

为了消除配电系统谐波对医院设备的影响，方案配置AnSinI有源滤波器，滤除电网2~31次谐波干扰。

AnSinI系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生*个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。

3.4.12医院充电桩系统解决方案

医院停车场有电动汽车和电动自行车，均需要提供充电桩。充电桩管理系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，解决物业、用电管理部门的充电桩使用、监控问题。电动自行车充电可采用投币、扫码充电方式，电动汽车支持IC卡和扫码充电方式。远程充电桩系统可实时远程完成启动充电、强制停止、单价设置等控制指令，用户可通过APP、微信、支付宝小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等*系列故障进行预警；能够远程控制，提供财务报表和数据分析等功能。

3.4.13医院医疗隔离电源解决方案

《民用建筑电气设计规范》14.7.6.3条明确规定：在电源突然中断后，*大医疗危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式。同时《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002中规定：2类医疗场所在维持患者生命，外科手术和其他位于患者周围的电气装置均应采用医用IT系统。如：抢救室（门诊手术室）、手术室、心脏监控治疗室、导管介入室、血管照影检查室等。

安科瑞电气股份有限公司的医疗隔离电源解决方案是针对医疗Ⅱ类场所的供电需求而开发设计的，能够很好的满足各类手术室和*症监护室对电源安*性和可靠性的要求，并符合国家相关标准。

3.5相关平台部署硬件选型清单

3.5.1电力监控系统硬件配置